能把体温测试功能集合到手机上吗?

持9


在今年新型冠状病毒肺炎(2019-nCoV,NCP)一开始的时候,我也天马行空的想过这个问题,如果我要能立马做出一款能够用测量体温的手机,不但能解决当下测温设备短缺的问题,还能为手机新增加一项新功能,方便更多人随时随地通过手机就能测量自己的体温,每年的手机需求量这么大,只要有那么一部分人来买这种手机,岂不是能大赚一笔钱,当时心里美滋滋的,感觉我实现“一亿元”的小目标不远啦!

但往往理想是美好的现实却是残酷的,今天我就带大家全面的了解一下实现“测温手机”的可行性、原理、具体措施及所遇到的难题,希望大家通过我的介绍,能对这种红外线测温手机有个全新的认识。

在技术层面上,实现用手机进行测量体温是完全可以实现的,下面我就来探讨、分析一下,具有测体温功能的手机,应该具备的条件和所涉及的元器件、原理等内容。

▲一台具有红外体温检测功能的设备由:

光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

▶涉及到的硬件有:

热电堆红外传感器、存储、MCU(微控制单元)、模拟芯片、信号调理、运算放大器、LDO(线性稳压器)以及电源类芯片等元器件。

其中,热电堆红外传感器为核心元件,供应商以国外为主,目前也可以用国内少部分厂家的产品替代。

热电堆红外传感器是利用物体的辐射能量随温度而变化的原理制成的,在常温下,自然界的所有物体都是红外辐射的发射源,只是红外辐射的波长不同。

例如,人体温度37℃,红外辐射波长范围在9~10μm之间;400~700℃物体的红外辐射波长在3~5μm之间。

热电堆红外传感器是一种根据塞贝效应机理,采用硅基微加工工艺,在硅片支撑层上排布热电堆的若干个热电偶,把这些热电偶串联起来,就构成热电堆芯片。

传感器接收红外辐射时,热点堆芯片上各热电偶的电压叠加输出,从而将测试温度转变为电压信号,变成人们可以直观读取的温度值。

图:热电堆示意图(来源:网络)

图:热点堆红外传感器实物图(TO-46封装 来源:网络):

▲红外线传感器原理图:

当外界红外辐射照射到探测器的吸收区,吸收区吸收红外辐射并将其转换成热能,在热结区和冷结区就会产生一个温度梯度,通过热电偶材料的塞贝克效应就可以将温度梯度转换成电压信号输出。

▲红外线测温示意图

红外线测温就是采用热电堆型红外传感器,将人体辐射的红外线转换为电信号的变化,再转换成温度值,通过显示装置显示出人体温度。

这种测温方式相比传统水银温度计,电子体温计具有更安全,读数直观,时间短,精度高等优点。

弄清楚了“测温手机”所涉及的相关元器件、原理等等,接下来我再分析一下,如果把这些元器件集成到手机中所涉及到的细节问题:

▲实现手机测量体温,总体来说有二种模式:

㈠ 集成模式(手机和温度传感器一体化)

集成模式是指,将微型温度传感器模块集成在手机机身上,再开发一款用于读取、记录、分析传感器信号的应用软件,这样可以实现用一部手机就能进行非接触式红外体温测量的功能。

集成式红外线测温手机样机

这相当于要把一个完整的非接触式红外线手持探测器才能实现的测温功能,经过优化后集成在手机内,难度可想而知!


非接触式红外线手持测温仪 实物图

▶这种集成模式所面临的2个问题:

❶手机空间有限

用“寸土寸金”来形容手机的空间一点都不为过,如何将众多的红外体温传感元件集成在有限的手机空间内,既要保证原有手机的基本功能又要实现手机测温功能,这给手机厂商的设计能力带来了巨大的挑战。

如果采用扩大手机的体积,来容纳温度探测装置,势必会造成手机体重的增加,这和现在手机用户追求的“轻”、“薄”的理念相左。

❷手机续航问题

目前智能手机的电池容量一般在2500-4000mAh,个别手机达到5000mAh,“测体温手机”中集成了众多电子元件,意味着手机耗电量增大,电池续航能力势必下降,这是手机使用者所不希望看到的。

㈡ 外置模式:(手机+温度传感器)
▶实现手机测体温的外置模式可分为2类:
❶USB数据线方式:
将红外线体温探测总成做成一个大小如同一只口红或者一只笔大小的外置装置,然后通过UBS数据线连接到手机上,将外置微型体温传感器采集到的信息传输到手机上,通过对应的软件进行读取、分析等数据处理,实现手机红外线非接触测试体温的功能。


❷蓝牙方式:
利用手机中的蓝牙功能,将外置的红外线体温模块采集到的温度等信息等通过蓝牙模式传导到手机对应的软件进行读取、分析等数据处理,实现手机红外线非接触测试体温的功能。

采用蓝牙连接模式扩展性非常的强,比如我们把外置感温装置设计到,耳道式体温计、体温贴、感温衣、绑带式体温计等物品上,就可以实现在手机端24小时不间断的读取体温,可以更加直观的分析人体温度,实现发烧预警、24小时监控人体温度、自动生成每个人独特的温度变化曲线等。

图:感温衣

USB数据线和蓝牙方式相对于集成模式:

▶优点是手机并不直接接触人体,而且在不改变手机原有外观、功能的前提下,通过USB数据线或手机蓝牙功能连接外置的红外线温度探测器,就能实现手机非接触测量体温。

▶缺点也显而易见,这种方式需要额外增加一个外置红外线探头装置,不便于用户携带和使用。


▶以上内容详细介绍了测温手机必备的硬件要求,但是如果将红外线探测装置采集到的红外热电信号转换成可供人们直接读取的温度值,还需要开发相对应的应用软件,相对于硬件来说,这部分数据处理相对简单,所以不在本次讨论范畴。

总结:

本人通过以上内容介绍了:

一:手机测体温必须具备的硬件条件

一台具有红外体温检测功能的设备由:

●光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成,

●涉及到热电堆红外传感器、存储、MCU(微控制单元)、模拟芯片、信号调理、运算放大器、LDO(线性稳压器)以及电源类芯片等元器件,其中热电堆红外传感器为核心部件。

二:红外线探测器工作原理

热电堆红外传感器是一种根据塞贝效应机理,采用硅基微加工工艺,在硅片支撑层上排布热电堆的若干个热电偶,把这些热电偶串联起来,就构成热电堆芯片,传感器接收红外辐射时,热点堆芯片上各热电偶的电压叠加输出,从而将测试温度转变为电压信号,再变成人们可以直观读取的温度值。

三:分析了实现手机测量体温的2种模式

❶集成模式(手机和温度传感器一体化)

实现手机测体温的集成模式是,将微型温度传感器模块集成在手机机身上,再开发一款用于读取、记录、分析传感器信号的应用软件,这样可以实现用一部手机就能进行非接触式红外体温测量的功能。

❷外置模式:(手机+温度传感器)

实现手机测体温的外置模式有2种方式:

▶USB数据线方式:

将红外线体温探测总成做成一个大小如同一只口红或者一只笔大小的外置装置,然后通过UBS数据线连接到手机上,将外置微型体温传感器采集到的信息传输到手机上,通过对应的软件进行读取、分析等数据处理,实现手机红外线非接触测试体温的功能。

▶蓝牙方式:

利用手机中的蓝牙功能,将外置的红外线体温模块采集到的温度等信息等通过蓝牙模式传导到手机对应的软件进行读取、分析等数据处理,实现手机红外线非接触测试体温的功能。

通过上面的介绍和分析,尽管手机和红外线探测器能够有效的结合在一起,达到手机测试体温的功能。


但是要将这款具有特殊功能的手机做出来,并推向市场得到用户的认可,这可不是一件容易的事情。


就目前华为、小米、OPPO 、vivo、魅族等主流手机厂商的反映来看,均没有一家手机厂商发布对这种手机投入研发和生产的消息。


这也从侧面说明了具有红外线测温的手机,很可能是叫好不叫座的产品,之前我天马行空的赚钱想法,在理性和现实面前显得那么的苍白无力!不知你对这种手机有何看法?


内涵视频专场


作为一个手机行业的老兵,实际上这个功能早就实现了,应用场景是老年人专用健康手机。

技术原理:通俗的讲一下技术,利用红外线加一个热度测量模块,基本原理和测温枪没有差别,只不过数据通过手机屏幕显示。

需求场景:满足老人机通话和广播功能外,还能有体温测量的功能。而且老人也能够方便的读取相应体温数据,主打健康牌。

前期销售情况:其实非常惨淡,因为老人手机基本上价格在199元左右,但是加上测温模块后价格在300元左右,价格太高而且只有体温计功能,在老百姓心目中在使用机会太少。

疫情的机遇:疫情期间,由于测温仪需求的暴增,很多场所没有测温仪无法进入,导致一机难。最高价格炒到了近1000元。而体温测试手机也随风飞了起来,销量是前期的10倍。

总结:测温手机的理念早就有了,而且基于祖国强大的制造能力已经是成熟产品。关键是设计者在有了这个理念后,要坚持研发和技术改造,保证成为这个领域技术水平最专业的,其余的就是当机遇来到好牢牢的把握,一飞冲天!


艾伦说手机


手机上可以集成体温测试功能吗?

1、根据目前的情况还有一定的难度,现在我来分析一下。体温计要加专门的传感器,非接触测温的传感器是红外探测器,测温灵活快速,但是温度探头应该比摄像头要大,集成难度也大,而且不知道集成之后有没有影响。电子体温计测温原理 电子体温计是利用温度传感器输出电信号,再将电流信号转换成液晶数字显示温度,同样能保持被测温度的最高值。

2、接触式是通过热电偶测温,市面上现在有电子温度计,所以手机测温的话必须是非接触的测温。手机上必须装有温度传感器,但是装在内部用来测电池温度的,这个用很多app都可以读出来,所以手机要仿照我们现在用的测温枪来测温,但是要加大手机的体积。

3、手机设置成体温计并非不可能,只需要安装温度传感器就可以,在我们的手机中都有温度传感器,用来测试或者监控手机内部的温度情况,但是这种温度传感器却测试不了我们的体温,那我们分析现在是用的电子体温计,因为电子体温计是通过温度传感器输出电信号,专用液晶显示温度,关键是温度传感器。

4、韩国一家科技公司开发出了号称是全球首款使用的智能手机的一种温度传感器模块,可以这把模块来装到手机里。现在也有款手机体温计app,是一款在手机上测量体温的软件,但是这个软件测量的体温呢还不是很准确,误差还比较大,目前正在试验阶段。所以说智能手机要测量体温一定要需要相应的温度传感器,但是受空间的限制和外观设计的这种影响,目前机身的手机上的还不是很现实。






北乔风919


有的!韩国一家科技公司已经开发出来世界第一款用于智能手机的专用微型温度计传感器模块。这个传感器可以加在智能手机上,并且与APP结合可以在0.5秒内测量出人体体温,而且是非接触式的,这样有助于减少接触感染现象。并且也不会让智能手机本身的发热影响到体温的测量。

不过这个模块目前并没有大量应用在智能手机上,一个是还在测试阶段、另一个原因可能在于智能手机上测体温是否有必要和成本增加的考虑。对于不常用的功能,如果在智能手机上增加并没有多大的吸引力,并且还给手机带来成本的增加,所以很多手机厂商应该也没有兴趣做这样的事情。



代码接盘侠


这是个很好的想法,现在技术完全可以实现,也就是加个红外测温模块,再在手机系统中开发个体温测试应用APP,可以作为健康管理的应用。如今手机应用主要集中在软件创新上,硬件创新还有很大的空间,相信一些手机厂家产品研发人员看到这个问答会受启发,将来一定会有大量的医疗健康测试管理方面的创新应用诞生。





科学百晓生


完全可以。其实将温度传感器芯片集成到手机主板上,在处理器中添加温度识别逻辑,通过上层软件调用读取并显示。

但是这有一定的局限:

1. 传感器尺寸,现在手机要求越薄越小越好,传感器尺寸在一定程度上限制手机尺寸发展。

2.有些国产手机的功耗做的不是很好,传感芯片会受片上环境影响,造成误差甚至错误。

3.手机芯片商基本不会考虑这个功能,鸡肋。


Qin末大叔的日常


老人机上集成测温功能还是有需要的,包括血压测试功能能,再配合数据平台同步数据,对居家老人的健康进行实时关注。


幸福树叶


完全可以,关键是集成成本高,另外红外测体温准确度偏低,个人使用频率又低,意义不大。


半导体芯片IC


当然可以,只要在手机上集成光谱仪,就能检测人体体温,比体温计功能更多,更精确


幸运851314


CAT S60/S61手机,集成红外测温功能。或者在手机上加装FLIR或者高德的红外测温模块,就可以了


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